岩石物理岩性

岩石物理岩性第1页，共61页，2023年，2月20日，星期四岩石物理学重要性与意义地球由岩石圈、水圈和大气层组成。而岩石是构成地球最基本的物质，因此研究地球上的诸多现象和过程（如地球的能源、资源、环境和灾害等问题-人类生存的基础问题）都离不开对岩石物理性质的清楚认识和深刻理解。它们包括岩石力学、声学特性、电性、磁性和放射性等，是地球物理勘探的物理基础，主要在资源勘探、重大水利水电工程、地震预报等领域上应用。地质工程—地球探测与信息技术、地质勘查地球物理学-固体地球物理学、应用地球物理学、大地测量学和空间地球物理。第2页，共61页，2023年，2月20日，星期四

岩石特点岩石与一般材料不同点：1、高温高压环境2、多孔介质3、长期作用。弹性（脆性）—非弹性（韧性、塑性）—黏性，出现了地层变形弯曲、褶皱、断裂。第3页，共61页，2023年，2月20日，星期四

岩石物理学的研究方法1、实验岩石物理2、岩石物理学研究涉及多个学科：地质学、地球物理学、油储地球物理、地球化学；涉及基础学科：力学、声学、流体力学和电磁学。因此不同岩石物理性质要用不同物理方法和手段进行研究。第4页，共61页，2023年，2月20日，星期四

岩石物理学在油储地球物理中应用第5页，共61页，2023年，2月20日，星期四岩石物理学，陈禺页，北京大学出版社双相介质中波的传播，AmosNur等，石油工业出版社定量测井声学，唐晓明等，石油工业出版社毛管理论在测井解释中的应用，原海涵，石油工业出版社岩石物理基本实验结果、基础理论参考文献第6页，共61页，2023年，2月20日，星期四矿物、岩石岩性测井资料确定岩性和孔隙度岩石弹性岩石强度提纲岩石物理特性—测井资料应用第7页，共61页，2023年，2月20日，星期四岩石组成元素第8页，共61页，2023年，2月20日，星期四矿物：单质或化合物的化学成分、内部结构和构造是有一定规律特点:均匀固体、一定的化学成分、特定结构晶体例：硅酸盐类：长石、云母、角闪石、辉石、橄榄石、高岭石碳酸盐类：方解石、白云石硫酸盐类：重晶石、石膏氧化物：石英、磁铁矿、赤铁矿硫化物：黄铁矿岩石：在各种地质条件作用下，由一种或多种矿物有规律地组成的集合体特点：化学成分、内部结构和物理性质复杂而不固定，但具有特定的比重、孔隙度、抗压强度等许多物理性质岩石特性与组成矿物性质比例有关，也与矿物在岩石中几何形状、分布状况、胶结情况以及矿物颗粒间孔隙度及孔隙流体有关，与进行测量尺度有关矿物、岩石特点第9页，共61页，2023年，2月20日，星期四矿物种类、矿物比例、空间分布、颗粒大小和孔隙度大小等分类成岩过程分类：火成过程、沉积过程、变质过程------火成岩（岩浆岩）、沉积岩、变质石火成岩：指岩浆在地下或喷出地表冷凝后形成的岩浆岩，是组成岩石地壳主要岩石（侵入岩、喷出岩，细粒火成岩、粗粒火成岩）有：酸性（SiO235—78%）,基性组分（铁镁钙）,碱性组分（钠钾）按SiO2含量：酸性（>65%)—花岗岩、流纹岩中性（52—65%）—闪长石、安山岩基性（<52%)—辉长石、玄武岩

岩石分类第10页，共61页，2023年，2月20日，星期四

变质岩：已形成的岩浆岩和沉积岩，由于地壳运动或岩浆侵入使岩石以固体状态发生成分、结构和构造的改变形成新岩石有：接触变质作用，区域变质作用及动力变质作用例：片麻岩—石英、长石及不同数量黑云母及角闪石石英岩—高温高压下石英砂岩重结晶大理石—石灰岩重结晶

岩浆岩、变质岩一般均致密、坚硬（除玄武岩外），没有储集空间，在高温高压下形成，不具备生油条件岩石分类第11页，共61页，2023年，2月20日，星期四沉积岩：是成层堆积的松散沉积物固结而成的岩石，是母岩破坏后（碎屑物质、溶解物及不溶残余物）经物理、化学作用，在低凹部位沉积，经压实、胶结再次硬化形成的具有层状构造特征岩石特点分类：碎屑岩（砂岩13.2%),化学岩及生物化学岩(石灰岩7.7%),粘土岩(77.2%)砂岩(石英、长石、钾长石、岩屑等)：颗粒、胶结物、充填物、孔隙—主要储集层胶结物：泥质、钙质、铁质、硅质，颗粒：砾岩—粉砂-泥岩，孔隙度：5—30%粘土岩（高岭石、蒙脱石、水百云母-伊利石等）：致密、粒度细、厚度大、延伸远

1.最重要的生油岩之一,2.对有机物向石油转化起着重要作用,3.良好盖层碳酸盐岩（方解石、白云石）：颗粒、灰泥、胶结物、晶粒、生物格架。生物碎屑灰岩中化石丰富，有机物富集，生物碎屑格架孔隙发育，可作为良好的生、储油层。碳酸盐岩在地壳中易产生裂缝，使储集性变好，白云岩—灰岩—泥灰岩裂缝发育程度依次减弱。岩石分类第12页，共61页，2023年，2月20日，星期四

中砂质粗粒岩屑长石砂岩（接触式胶结）不等粒砂岩，5×10细粒岩屑石英砂岩（薄膜-孔隙式胶结）

粒间扩大孔，5×10

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粒间孔全貌，孔隙中无充填物

粒间孔隙被高岭石堵塞

颗粒表面生长次生石英

长石颗粒微溶蚀

第14页，共61页，2023年，2月20日，星期四碎屑颗粒粒度分级极细第15页，共61页，2023年，2月20日，星期四

砂岩成分分类第16页，共61页，2023年，2月20日，星期四

碳酸盐岩成分分类第17页，共61页，2023年，2月20日，星期四

岩石分类第18页，共61页，2023年，2月20日，星期四

成岩旋回岩浆变质岩火成岩沉积物沉积岩熔化冷却、固化（结晶）风化、搬运沉积胶结、压实（岩石化）高温、高压（变质）高温、高压风化、搬运和沉积风化、搬运沉积第19页，共61页，2023年，2月20日，星期四

岩石物理性质岩石物理性质主要决定因素：1、岩石的组成、包括组成岩石的矿物成分，岩石内部的孔隙度，岩石的饱和状态和孔隙流体性质等。2、岩石内部结构、包括矿物颗粒大小、形状及胶结情况，岩石内部的裂隙和其它不连续界面等。3、岩石所处的热力学环境，包括温度、压力和地应力场等。第20页，共61页，2023年，2月20日，星期四

岩石的某些物理性质岩石类型密度（g/cm3）孔隙度（%）抗压强度（Mpa）抗拉强度（Mpa）火成岩花岗岩闪长石玄武岩2.6~2.72.7~2.92.7~2.810.51200~300230~270150~2004~7沉积岩砂岩页岩石灰岩2.1~2.51.9~2.42.2~2.75~307~252~2035~10035~7015~1401~2变质岩大理石石英岩板岩2.5~2.82.5~2.62.6~2.70.5~21~20.5~570~200100~270100~2004~7第21页，共61页，2023年，2月20日，星期四矿物、岩石岩性测井资料确定岩性和孔隙度岩石弹性岩石强度提纲第22页，共61页，2023年，2月20日，星期四

测井资料确定岩性和孔隙度第23页，共61页，2023年，2月20日，星期四测井资料确定岩性和孔隙度几种常见岩石骨架参数及孔隙流体参数表<10%第24页，共61页，2023年，2月20日，星期四测井资料确定岩性和孔隙度岩盐天然气校正的大致方向砂岩石灰岩白云岩硬石膏孔隙度BAPVmaφ第25页，共61页，2023年，2月20日，星期四测井资料确定岩性和孔隙度岩盐天然气校正的大致方向砂岩石灰岩白云岩硬石膏孔隙度BAPVmaφ第26页，共61页，2023年，2月20日，星期四测井资料确定岩性和孔隙度岩盐砂岩石灰岩白云岩硬石膏孔隙度第27页，共61页，2023年，2月20日，星期四测井资料确定岩性和孔隙度岩盐砂岩石灰岩白云岩硬石膏石膏天然气泥岩未固结缝洞孔隙不利井眼第28页，共61页，2023年，2月20日，星期四测井资料确定岩性和孔隙度点号ρ

b(g/cm3)φSNP(%)Δt(μs/ft)(ρma)a(g/cm3)(Δtma)a(μs/ft)1234567891011122.552.872.792.772.812.742.762.552.812.822.712.4711.545.51161262347.510246546556246585069525555672.732.912.862.912.892.92.842.92.872.912.852.8548.54347.54141444441.547494440某个井段的骨架岩性识别图数据第29页，共61页，2023年，2月20日，星期四测井资料确定岩性和孔隙度砂岩石灰岩白云岩硬石膏123912第30页，共61页，2023年，2月20日，星期四测井资料确定岩性和孔隙度声波测井：M-N交会图中子测井：密度测井：第31页，共61页，2023年，2月20日，星期四测井资料确定岩性和孔隙度普通岩石M与N值（（英尺/秒）（英尺/秒）第32页，共61页，2023年，2月20日，星期四测井资料确定岩性和孔隙度硬石膏砂岩硬石膏石膏石膏石灰岩白云岩石灰岩砂岩白云岩泥岩区泥岩区天然气次生孔隙度次生孔隙度天然气第33页，共61页，2023年，2月20日，星期四测井资料确定岩性和孔隙度体积模型VmaVshφ第34页，共61页，2023年，2月20日，星期四测井资料确定岩性和孔隙度体积模型

声波孔隙度：密度孔隙度：中子孔隙度：第35页，共61页，2023年，2月20日，星期四测井资料确定岩性和孔隙度塔中47井石炭系声波与孔隙度的关系塔中47井石炭系密度与孔隙度的关系岩心刻度确定孔隙度和骨架值第36页，共61页，2023年，2月20日，星期四测井资料确定岩性和孔隙度岩心刻度确定粒度中值塔中47井区泥质含量与粒度中值的关系塔中11井区泥质含量与粒度中值的关系第37页，共61页，2023年，2月20日，星期四塔中11井志留系测井处理成果图

第38页，共61页，2023年，2月20日，星期四塔中111井志留系测井处理成果图

第39页，共61页，2023年，2月20日，星期四塔中47井志留系测井处理成果图

第40页，共61页，2023年，2月20日，星期四塔中47井石炭系测井处理成果图

第41页，共61页，2023年，2月20日，星期四

岩电参数的变化规律及控制因素第42页，共61页，2023年，2月20日，星期四第43页，共61页，2023年，2月20日，星期四矿物、岩石岩性测井资料确定岩性和孔隙度岩石弹性岩石强度提纲第44页，共61页，2023年，2月20日，星期四测井资料确定岩石弹性参数纵波速度：横波速度：体积弹性模量：切变模量：压缩系数：泊松比：第45页，共61页，2023年，2月20日，星期四测井资料确定岩石弹性参数岩石杨氏模量（104Mpa）切变模量（104Mpa）泊松比粘土页岩1.7~4.5板岩4.872.18~2.720.115砂岩0.03~7.150.2~0.35正长岩6.29~8.631.71~3.200.18~0.256石英岩5~83.24~4.420.22~0.27石灰岩2.5~8.012.31~2.650.22~0.35百云岩7.1~9.163.23~3.98硬石膏7.2~7.42.810.295第46页，共61页，2023年，2月20日，星期四测井资料确定岩石弹性参数第47页，共61页，2023年，2月20日，星期四

YT1井岩心速度在室温和高温下随压力变化关系

1081（25C）第48页，共61页，2023年，2月20日，星期四不同有效应力条件下砂岩孔隙度与纵横波速度比关系测井资料确定岩石弹性参数第49页，共61页，2023年，2月20日，星期四

岩心速度与含气饱和度的关系纵波纵波横波横波第50页，共61页，2023年，2月20日，星期四不同含气饱和度下的纵波速度与压力的关系第51页，共61页，2023年，2月20日，星期四测井资料确定岩石弹性参数压力、温度与流体对泊松比影响：1.在干燥岩石内,围压在某一给定温度时对纵波有比较大的影响,而在某一给定围压时,温度对横波有较大的延缓影响.在“正常的”地壳内,温度与压力的综合影响势必会使泊松比随深度而增大.2.增加低压孔隙流体的温度,可使体积弹性模量和纵波速度连续减小,而切变模量和横波速度却受该岩石结晶基质的温度的影响.由于纵波速度低,横波速度又接近不变化,从而引起泊松比减小.3.高压孔隙流体使切变模量与横波速度随温度的增高而降低,但纵波速度受影响较小,从而泊松比增大.第52页，共61页，2023年，2月20日，星期四矿物、岩石岩性测井资料确定岩性和孔隙度岩石弹性岩石强度提纲第53页，共61页，2023年，2月20日，星期四

岩石典型的本构关系εδ0ABCDEQPR硬化弹性软化破裂第54页，共61页，2023年，2月20日，星期四岩石破裂基本类型最小主应力或围压σ3压缩拉力σ1σ3破裂时的最大主应σ1三轴压缩单轴拉伸单轴压缩σtσc破裂时主应力之间关系σ3σ1σt切应力、正应力之间关系第55页，共61页，2023年，2月20日，星期四库仑（